Техника и технология бурения гидрогеологической скважины

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное агентство  по образованию

Иркутский Государственный  Технический Университет

Кафедра техники и  технологии разведки МПИ

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

 

 

 

 

 

по дисциплине: « Техника  разведки месторождений полезных ископаемых»

на тему: «Техника и  технология бурения гидрогеологической скважины»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: ст-ка гр.РГ-06-1

Дронова А.В.

Проверил: доцент к.т.н.

Большаков В.В 

 

 

 

 

 

 

Иркутск 2008

Содержание

Введение                                                                                                                   3

1. Геолого-технические условия бурения скважины                                     4
2. Выбор и расчет фильтра                                                                              6
3. Выбор и расчет параметров водоподъемного оборудования                   7
4. Выбор водоподъемного оборудования                                                       7
5. Выбор способа бурения                                                                                8
6. Конструкция скважины                                                                                8
7. Выбор породоразрушающего инструмента                                                9
8. Выбор параметров режимов бурения                                                        10
9. Выбор схемы вскрытия водоносного пласта                                            12
10. Организация работ                                                                                      13
11. Пожарная безопасность и предупреждение и ликвидация аварий       14
12. Охрана окружающей среды при организации буровых работ               16

Литература                                                                                                             17

ГТН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

   Курсовое проектирование  по бурению скважин на воду  является важным этапом в подготовке  и преследует цель закрепления  теоретических знаний по курсу,  выработки навыков применения  этих знаний для решения конкретных  инженерных задач в комплексе.

   Также целью  и задачей курсового проекта  является разработка технологии  бурения разведочно-эксплуатационной  скважины с целью освоения  водоносного пласта. Проектная глубина  скважины составляет 93 метров. Проектный дебит составляет 50 метров кб в час. Район работ в геологическом и гидрогеологическом отношении хорошо изучен.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Геолого-технические условия бурения скважины

   Район работ  в геологическом и гидрогеологическом  отношении хорошо изучен.

   Все породы, слагающие  разрез, обладают абразивностью от весьма малоабразивных до среднеабразивных классов.

   Верхний слой  представлен наносами, залегает  на интервале 0-15 метров. Это аллювиально-делювиальные отложения. Третья категория буримости, твердость по Шнейнеру – 500МПа, плотность 2,4  г/см³ , коэффициент абразивности 0,4.

   Интервал 15-25 метров представлен суглинками, мощность составляет 10м. Вторая категория буримости, твердость 100-250 МПа. p_a – 1,8 , коэффициент абразивности 0,2.

   Интервал 25-33 метров представлен валунно-галечными отложениями, мощность составляет 8м. Десятая категория буримости, твердость 5000-6000 МПа, плотность 11,6   г/см³ , коэфф. абразивности    6,2  .

   Интервал 33-53 метров составляют глины плотные, мощность слоя 20 м. Третья категория буримости, твердость 250-500 МПа, плотность 2,60г/см³ , коэфф. абраз. 0,4.

Интервал 53-63 метров представлен песчаниками слабосцементированные, мощность слоя составляет 10 м. Третья категория буримости, твердость 250-500 МПа, плотность 2,60 г/см³ , коэффициент абразивности 0,4.

   Интервал 63-83 метров представлен песком крупнозернистым, водонасыщенным, мощность составляет 20м. Вторая категория буримости, твердость 100-250 МПа, p_м 1,8   ., коэфф. абраз. 0,2   .

   Интервал 83-93 метров составляют глины, мощность слоя составляет 10м. Третья категория буримости, твердость 250-500 МПа, плотность 2,60 г/см³ , коэффициент абразивности 0,4.

Статический уровень  воды h_ст= 20м.

Динамический уровень  воды hд = 25м.

Проектный дебит = 50 м /ч.

Исходный геологический  разрез и физико-механические свойства пород  приведены в таблице

 

Номер слоя	Геологическая колонка	Название пород	интервал			Категория буримости	Показатель абразивности
			от		до
1		Аллювиально-делювиальные отложения	0		15	III	0,4
2		Суглинки	15		25	II	0,2
3		Валунно-галечные отложения	25		33	X	6,2
4		Глины плотные	33		53	III	0,4
5		Песчаники	53		63	III	0,4
6		Песок крупнозернистый  водонасыщенный	63		83	II	0,2
7		Глины		83	93	III	0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор и расчет фильтра

Выбираем фильтр, который  по всем параметрам подойдет для скважины.

   Коэффициент фильтрации  пород водоносного пласта равен:

К_ф =36Q_пр/m(h_д-h_ст)

Где:

Q_пр – проектный дебит, м³/ч;

m – мощность водоносного пласта, м;

h_{д –} динамический уровень подземных вод;

h_{ст –} статический уровень подземных вод.

К_ф =36*50/20*(25-20) =18 м/сут.

Допустимая входная  скорость фильтрации воды:

V_ф =65

V_ф= 65

=170 м/сут

Наружный диаметр фильтра:

D_н.ф. =7,643*Q_пр /L_p*V_ф 

Где

Lp –длина рабочей части фильтра

D_н.ф. =7,643*50/20*170=0.11м

Принимаем ближайший  диаметр фильтра 169мм.

Проверка водопропускной способности фильтра:

∫= V_фπD_нфLp/24

Где

∫ - рабочая площадь  фильтра м₃;

∫ = 170*3,14*0.169*20/24=75м³/ч

∫ ≥Q отсюда следует, что условие выполнено.

 

 

 

 

Выбор и расчет параметров водоподъемного оборудования

Рассчитаем монометрический  напор:

H_м = ((h_д+h_и)+(0,08-0,1)(h_д+h_и+h_з));

Где

h_и – расстояние от устья скважины до излива воды;

h_з - глубина заглубления насоса под динамический уровень

H_м =((60+1)+(-0,02)(60+1+4)=59,7

Выбираем погружной  электрический центробежный насос  по Q_пр = 50 м³/ч и Н_м=59,7м – ЭВЦ10-120-80.

 

 

Выбор водоподъемного оборудования

   Так как данным  проектом рассматривается разведочно-эксплуатационная  скважина, то следует рассматривать  водоподъемное оборудование для пробной откачки и эксплуатации.

   Для предварительной  и эксплуатационной откачки скважины  рациональней использовать компактный, надежный в эксплуатации и  простой в обслуживании, с большим  КПД – электрический погружной  насос. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор способа  бурения

   Проектом предусматривается  пробурить вертикальную скважину  на глубину 93 метра, выполняющую роль гидрогеологической для изучения гидрогеологической обстановки. Так как район бурения хорошо изучен, категория буримости невысокая. Проектный дебит скважины составляет 50 м³/ч, что довольно сильно влияет на выбор конечного диаметра скважины. Принимая все во внимание выбираем самый рациональный способ проходки скважины ударно-канатным способом, обеспечивающим бурение на необходимую нам глубину.

   Основные преимущества  ударно-канатного способа: большой  начальный диаметр, обеспечивающий  наиболее качественное вскрытие  водоносного горизонта, отсутствие  кальмотации стенок скважины, сводится  к минимальному загрязнению коллектора.

 

Конструкция скважины

   Согласно требованию  и выполнению геофизических и  гидрогеологических исследований, принимаем следующую конструкцию  скважины:

   Скважина глубиной 93 метра, зенитный угол 90⁰. Конечный диаметр породоразрушающего инструмента 189мм, так как диаметр фильтра 169мм, диаметр муфты 184мм.

   Для перекрытия  неустойчивых пород предусматривается  разбурка долотом, диаметр которого 148мм, установка кондуктора 169мм, диаметр муфты 184мм. Толщина стенки кондуктора 9мм.

 

 

 

 

 

 

 

Выбор породоразрушающего инструмента

   Породоразрушающий  инструмент выбирается с учетом  физико-механических свойств буримых  пород. В соответствии с анализом  ранее проведенных работ проектом  принимаются следующие типы долот.

   Интервал 0-15,0м проектом предусматривается проходить породоразрушающим инструментом диаметром 148мм и диаметром шейки  112мм.

   Интервал 15-93м проектом предусматривается проходить породоразрушающим инструментом  диаметром 189мм, с применением ударного долота. Интервалы, содержащие песчаник, будут буриться округляющим долотом, при встрече плотных глин используем двутавровое долото. Диаметр шейки инструмента 112мм.

   Проектом предусматривается  использование ударной штанги. Которая  служит для увеличения веса  снаряда и уменьшения кривизны скважины.

   Раздвижные штанги  служат для облегчения выбивания  бурового снаряда из трещиноватых  и вязких пород.

   Канатный замок  соединяет канат с буровым  снарядом.

Для забивания колонны  обсадных труб используется забивная баба (m=1т). Для спуска и подъема колонны и для поддержания на весу используются хомуты.

Принимая во внимание условия работы станков, технологию бурения, диаметр породоразрушающего инструмента, конструкцию скважины, и требования предъявляемые к  современному буровому оборудованию – данным проектом предусматривается использовать для бурения скважин установку ударно – канатного бурения УГБ-4УК.

 

 

 

 

 

Выбор параметров режимов бурения

Высота сбрасывания  снаряда – 0,6 – 1м.

Рациональная частота  ударов n=40-50 мин^-1

Длина рейса 0,5 – 0,9 м.

  При бурении сухих  пород для эффективной передачи  ударной нагрузки на забой   и облегчения чистки в скважину  добавляют 50-100 литров воды за  рейс.